LÄBIMURRE ⟩ Katkist aju saab parandada uudse tehnikaga

Inimese aju. Foto: Clinical Neurology Specialists

Läbimurdetehnikal on potentsiaal pakkuda ajuvigastustele individuaalset parandamist. Teadlased on kasutanud funktsionaalse ajukoe 3D-printimiseks inimese tüvirakke, mis jäljendab ajukoore ja aju välimise kihi ehitust. 

Meie ajul on õrn ja keeruline ehitus, mida eriti võivad kahjustada erinevad traumad, insult, epilepsia ja kasvaja eemaldamise operatsioon. Need põhjustavad raskeid tagajärgi, näiteks nagu suhtlemis-, liikumis- ja tunnetusraskusi. Siirdatud tüvirakud võivad kahjustatud ajukude uuesti kasvatada, kuid siiani on rakkude abil aju ehituse taasloomine osutunud keeruliseks. 

«Meie tilkade printimise tehnika pakub vahendit soovitud arhitektuuriga elavate 3D-kudede kujundamiseks, mis toob meid lähemale ajukahjustuse jaoks kohandatud implantatsiooniravi loomisele,» kommenteerib üks uuringu autoritest Linna Zhou. 

Inimese indutseeritud pluripotentsed tüvirakud (iPS rakud) omavad suurt potentsiaali kasutamaks kudesid renegeneratiivses ravis. Need on kunstlikud tüvirakud, mis on saadud somaatilistest rakkudest, mis omakorda on geneetiliselt ümber programmeeritud embrüonaalsete tüvirakkude sarnasesse olekusse, andes neile ainulaadse võime diferentseeruda mis tahes keha rakutüübiks. 

Käesolevas uuringus eristasid teadlased iPS rakke kõigepealt kahte tüüpi neuraalseteks eellasrakkudeks, mis on loodud ajukoore ülemiste ja sügavate kihtide moodustamiseks. Neid kihiseptsiifilisi eellasi kasutati kahe biotindi loomiseks, mida trükiti kihilistesse kudedesse, kasutades 3D-tilkprintimist. Kihilised koed implanteeriti elava hiire ajukoesse, kus nende kasvu ja aktiivsust jälgiti nädala jooksul. 

Tulemuste järgi näitavad implanteeritud koed tugevat kaasamisvõimet hiire ajurakkudega, sealhulgas neuronaalsete protsesside moodustumist, mis sisaldavad endast sõrmetaolisi projektsioone juhtimaks ja edastamaks närvisignaale. Implanteeritud rakud näitavad ka signaaliülekande aktiivsust, mis korreleeruvad peremeesrakkudega näitamaks, et rakud suhtlevad üksteisega ning demonstreerimaks oma funktsionaalsust. 

«Inimese aju areng on keerukas ja läbimõeldud protsess,» kommenteerib uuringu teine autor Zoltán Molnár, «Oleks naiivne arvata, et suudame kogu raku arengu laboris uuesti luua. Sellegipoolest näitab meie 3D-printimise projekt olulisi edusamme inimese iPS-ide saatuse ja pigutuse kontrollimisel, et moodustada ajukoore põhilisi funktsionaalseid üksusi.»

Kuna inimese ajukoores on kuni kuus kihti närvirakke, plaanivad teadlased 3D-piisakade printimise tehnikat täiustada, et luua keerukamaid mitmekihilisemaid kudesid, mis jäljendavad realistlikumat aju struktuuri. Lisaks trükitud koe võimalikule kasutusele ajuvigastuste parandamiseks väidavad teadlased, et seda saaks kasutada ka uimastitestides ja aju arengu uuringutes.